电力系统基础第3章

S × U
N 2 N
短路实验测定各绕组阻抗： 2. 短路实验测定各绕组阻抗： 因为变压器短路实验测得的功率损耗和 短路电压百分比分别为： 短路电压百分比分别为：
3.3.2 三绕组变压器（３）
Ps1− 2 = Ps1 + Ps 2 Ps1− 3 = Ps1 + p s 3 P s 2 − 3 = Ps 2 + Ps 3
3.6.1 多电压等级网络中 参数归算（2）
（3）参数归算方法： 参数归算方法： 设某电压等级与基准级之间串联有变比为 台变压器， k1,k2,…,kn的n台变压器，则 ,k
Z ′ = Z × (k 1 k 2 ⋅ ⋅ ⋅ k n )2 Y ′ = Y (k k ⋅ ⋅ ⋅ k )2 n 1 2 U ′ = U × (k 1 k 2 ⋅ ⋅ ⋅ k n ) I ′ = I (k k ⋅ ⋅ ⋅ k ) 1 2 n
电纳－输电线相间及相对地之间有一定电 容存在，因而存在容性电纳，电纳是并联 参数。
3.2.1
输电线路的等效电路
1. II型和T型等效电路
Z = R + jX = r1l + jx1l Y = G + jB = g1l + jb1l
适用范围：长度在 之间的架空线路， 适用范围：长度在100～300km之间的架空线路，或长度 ～ 之间的架空线路 小于100km的电缆线路。 的电缆线路。 小于 的电缆线路
电力系统基础
江西电力职业技术学院 吕铁民
第3章 电力系统元件及其参数
输电线路 电力变压器 同步发电机 负荷 多电压等级网络等值
3.1 概述
电力系统分析计算的一般过程： 电力系统分析计算的一般过程：
元件参数 等值电路 电力系统 运行状态
建立数学模型
元件参数：表述元件电气特征的参量； 元件参数：表述元件电气特征的参量； 数学模型：元件或整个系统物理模型的数学描述。 数学模型：元件或整个系统物理模型的数学描述。
物理意义：将转子励磁绕组开路，定子三相施加三相 物理意义：将转子励磁绕组开路， 对称电流并使其产生的定子合成磁通产生单纯d轴磁 对称电流并使其产生的定子合成磁通产生单纯 轴磁 场时，任意一相定子绕组的电抗。 场时，任意一相定子绕组的电抗。
3.4. 同步发电机 稳态运行参数及数学模型（3）
2.凸极同步发电机稳态运行参数及数学模型
2 N 2 N
2 0 U s1 0 U N × X1 = SN 100 2 U s2 00 U N × X 2 = 100 SN 2 U s3 0 0 U N X 3 = × 100 SN
2.3.2 三绕组变压器（5） 三绕组变压器（ 三绕组变压器特点： 三绕组变压器特点： 1.升压变压器低压侧绕组或降压变压器中压侧绕组 升压变压器低压侧绕组或降压变压器中压侧绕组 的等效漏抗很小或为负值。 的等效漏抗很小或为负值。 2.三个绕组的容量有三类： 三个绕组的容量有三类： 三个绕组的容量有三类 (1) 容量比为 容量比为100/100/100； ； (2) 容量比为 容量比为100/100/50； ； (3) 容量比为 容量比为100/50/100； ； 必须先将所有短路试验数据折算至统一的额定 容量下。（ 。（书 页 容量下。（书72页）
3.4.1同步发电机 稳态运行参数及数学模型（图）
3.4. 同步发电机 稳态运行参数及数学模型（1）
1. 隐极同步发电机稳态运行参数及数学模型
3.4. 同步发电机 稳态运行参数及数学模型（2）
隐极机电压方程：
& & & E q = U + (r + jx d )I
x d ：同步发电机直轴同步电抗。 同步发电机直轴同步电抗。
因此各绕组的短路损耗和短路电压百分比为：
3.3.2 三绕组变压器（４）
由此可得三绕组变压器等效电阻、 等效电抗分别为：
Ps1 U × R 1= 1000 S 2 Ps 2 U N × R2 = 2 1000 SN 2 Ps 3 U N R3 = × 2 1000 SN
3.6.2 电力系统标幺值（5）
（4）采用标么值归算多电压等级电网等效电路的计算 步骤（例 ）： 1. 求出各元件参数未归算的有名值； 2. 将元件参数归算到基准电压级； 3. 选取功率和电压的基准值； 4. 确定各元件标幺值。
3.2.2 输电线路的等效电路
2.一字型等效电路（长度小于100km的架空线路） 一字型等效电路（长度小于 的架空线路） 一字型等效电路 的架空线路 忽略并联电容，只考虑串联阻抗。 忽略并联电容，只考虑串联阻抗。 3. 分布参数 (长度大于300km的架空线路，或长度大 于100m的电缆线路 )
3.3
1 Ps1 = 2 (Ps1−2 + Ps1−3 − Ps 2−3 ) 1 Ps 2 = (Ps1−2 + Ps 2−3 − Ps1−3 ) 2 1 Ps3 = 2 (Ps1−3 + Ps 2−3 − Ps1−2 )
U s1− 2 0 0 = U s1 0 0 + U s 2 0 0 U s1− 3 0 0 = U s1 0 0 + U s 3 0 0 U 0 =U 0 +U 0 s2 0 s3 0 s 2−3 0
3.5
负荷（１）
静态负荷模型： 静态负荷模型：
PL = F p (u , f )
Q L = F Q (u , f )
3.5
ห้องสมุดไป่ตู้负荷（２）
几种广泛采用的负荷静态模型： 1.恒功率负荷模型： 1.恒功率负荷模型： 恒功率负荷模型
& & S L = U L I L = PL + jQL
2.恒阻抗负荷模型： 2.恒阻抗负荷模型： 恒阻抗负荷模型
3.6.2 电力系统标幺值（２）
（3）基准值选取原则： ）基准值选取原则： 1. 基准值的单位要与有名值的单位相同。 基准值的单位要与有名值的单位相同。 2. 全系统只能有一套基准值。 全系统只能有一套基准值。 3. 一般取额定值为基准值。 一般取额定值为基准值。 4. 电压、电流、阻抗（导纳）和功率的基准值之间 电压、电流、阻抗（导纳） 必须满足电路的基本关系。 必须满足电路的基本关系。

3.3.1 双绕组变压器（2）
２）空载实验测定电导、电纳 归算到一次侧的变压器电导、电纳为： 归算到一次侧的变压器电导、电纳为：
P0 G m = 2 × 10 − 3 U 1N I 0 00 SN Bm = × 2 100 U 1N
U U U ZD = ~ = = PL − jQ L S S
2 L ∗ L 2 L 2 L 2 L
(PL +
jQ L ) = RL + jx L
3.6 标幺值
在电力系统的分析计算中，需将网络元件按各 自的等效电路代换，按实际联结方式连接，从而得到 整个网络的等效电路，即可对该网络进行分析计算。 如图中的等效电路图。 对实际的等效网络还需解决以下两个问题： 对实际的等效网络还需解决以下两个问题： 一、 二、 参数归算的问题。 参数归算的问题。 标幺值
3.4. 同步发电机 稳态运行参数及数学模型（4）
& & & & Eq = U + (r + jxq )I + j ⋅ (xd − xq )Id
x d ：同步发电机直轴同步电抗； 同步发电机直轴同步电抗；
凸极机电压方程：
x q : 同步发电机交轴同步电抗 。
物理意义：将转子励磁绕组开路，定子三相施加三相 物理意义：将转子励磁绕组开路， 对称电流并使其产生的定子合成磁通产生单纯q轴磁场 对称电流并使其产生的定子合成磁通产生单纯 轴磁场 任意一相定子绕组的电抗。 时，任意一相定子绕组的电抗。
注：各变压器变比为靠近基准级一侧的电压与靠近需归 算一侧的电压之比。 算一侧的电压之比。
3.6.1 多电压等级网络中 参数归算（3）
(4) 计算步骤（例2－6） 计算步骤（ － ） 1. 选取基准级； 选取基准级； 2. 计算各元件归算前参数； 计算各元件归算前参数； 3. 求各串联变压器变比； 求各串联变压器变比； 4. 归算各元件参数到基准级； 归算各元件参数到基准级； 5. 画出等效电路图。 画出等效电路图。
3.6.2 电力系统标幺值（１）
（1）有名值和标么值 ） 有名值： 有名值：具有量纲的实际值 标么值： 标么值：无量纲的相对值
（2）标么值定义及表示 ）
有名值 标幺值 = 基准值
标么值表示：相应符号加一右下标“ ” 标么值表示：相应符号加一右下标“*”； 基准值表示：相应符号加一右下标“ 基准值表示：相应符号加一右下标“B”.
0 1 Us1 0 = (Us1−2 00 +Us1−3 00 −Us2−3 00) 2 0 1 Us2 0 = (Us1−2 00 +Us2−3 00 −Us1−3 00) 2 0 1 Us3 0 = (Us1−3 00 +Us2−3 00 −Us1−2 00) 2
电力变压器
2.3.1 双绕组变压器
3.3.1 双绕组变压器（1）
1）短路实验测定电阻、电抗 短路实验测定电阻、 归算到一次侧的电阻、电抗分别为： 归算到一次侧的电阻、电抗分别为：
2 Ps U 1N × R = 2 1000 S N 2 U s 00 U 1N × X = 100 S N
3.3.3 自耦变压器 （１）
自耦变压器的变压比为：
k12
效益系数： 效益系数：
kb
U 1N I 2N ω c + ω s = = = U 2N I 1N ωc